油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

凸包异形孔窝眼轮式人参精密排种器设计与试验

针对人参种子流动性差,导致排种器在充种环节漏充严重、伤种率高等问题,采用增大种群扰动、减小局部种间摩擦力的方法,提高排种器的充种性能,并基于此设计了一种凸包异形孔窝眼轮式精密排种器。通过对充种区种子受力状态和运动状态进行分析,阐明了凸包异形孔结构提高排种器充种性能的机理;进行理论计算和对充种过程运动学分析,利用EDEM软件进行了单因素仿真试验,分析了不同结构参数对种群的影响,并确定了窝眼轮的结构参数;以窝眼轮转速、凸包高径比和种层高度为试验因素,以合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序依次为凸包高径比、窝眼轮转速、种层高度;当窝眼轮转速为29.75 r/min、凸包高径比为0.43、种层高度为53.92 mm时,充种性能最佳,此时合格指数为95.59%、重播指数为2.97%、漏播指数为1.40%。为验证排种器的工作性能,进行了台架试验和田间试验,结果表明,凸包异形孔窝眼轮式精密排种器的充种性能较好,满足人参播种要求。     

油莎豆种子籽粒离散元仿真参数标定与试验

为了解决新型油料作物油莎豆排种器设计过程中种子物理参数不清及仿真参数与实际差异较大，造成模拟试验不准确，制约油莎豆排种器的发展的问题，测定了油莎豆种子的几何参数、弹性模量、泊松比、摩擦因数、碰撞恢复系数和休止角。以截面圆跳动法测出油莎豆种子精确外形轮廓并建立仿真颗粒模型，通过离散元仿真参数标定得出油莎豆种间静摩擦系数为0.662,油莎豆种间滚动摩擦因数为0.024。通过休止角试验验证，得到误差为1.61%,较标定前降低92.9%。通过排种仿真试验、排种器试验台试验和播种田间试验验证，得到仿真重播指数相对误差为3.79%、4.64%,漏播指数相对误差为6.81%、8.64%。由此表明，油莎豆仿真参数标定值可靠，可为油莎豆单粒精播排种器设计优化提供参考。     

玉米窝眼轮排种器性能影响因素试验研究—基于EDEM

为研究玉米籽粒形状及工作转速对排种性能的影响,设计了窝眼轮排种器的型孔参数,建立了窝眼轮排种器的离散元仿真模型。运用EDEM离散元仿真软件,基于组合球法建立了玉米籽粒的离散元模型,并应用离散单元法理论对排种器进行排种性能仿真实验,分析了排种过程中由于不同籽粒形状所造成的漏播、重播等问题的原因。仿真及台架试验结果表明:当工作转速为10~35 r/min时,锥形玉米颗粒排种合格指数为88.1%~9 6.3%,优于球形玉米颗粒的8 7.1%~9 3.5%和矩形玉米颗粒的8 5.5%~9 1.8%;同时,随工作转速的增加,排种合格指数下降,漏播指数提高,重播指数下降。田间试验表明:优化型孔的窝眼轮排种器对各形状籽粒的排种性能均满足精密排种的要求。最后,仿真结果与台架实验结果进行对比分析,证明采用EDEM软件对窝眼轮式排种器进行仿真分析的正确性。     

异形孔窝眼轮式油菜排种器设计与试

设计了一种异形孔窝眼轮式油菜排种器,阐述了它的结构形式及工作原理,选择了合理的窝眼布置方式.通过正交试验分析了型孔布置方式、型孔尺寸和排种轴转速对排种器排种均匀性、合格率、漏播率和重播率的影响.在最优参数组合下进行播种试验,其播种合格率为98.3%,漏播率为0.6%,重播率为1.1%,对油菜种子适应性好.     

气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器性能试验

为改善谷子穴播排种器播种效果,使用JPS-12型排种器性能检测试验台,以真空度、吸孔直径、窝眼轮转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为试验指标对气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器的排种性能进行单因素和多因素试验研究。通过单因素试验明确了排种质量随试验因素的变化趋势,通过正交试验获得了气力窝眼轮组合式谷子穴播排种器的较优参数组合,即真空度为2.0kPa、吸孔直径为1.0mm,窝眼轮转速为20r/min。对较优参数组合进行试验验证,结果表明:合格率93.9%,重播率3.1%,漏播率3.0%,能够满足谷子穴播的要求。     

窝眼轮式小麦排种器参数优化试验研究

为了改善小区小麦精密排种器排种不均匀、重播漏播现象,设计了一种窝眼轮式小麦精密排种器。以"西农223号小麦"为试验对象,进行了基于离散元法的排种器优化设计,同时采用了三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了粒距合格率、种子重播率、种子漏播率与窝眼数量、端面间距、排种轮转速三因素之间的数学模型,并进行正交试验,分析了各因素对种子重播率、粒距合格率、种子漏播率的影响,确定了各因素的最佳参数组合为:窝眼数量为38个、端面间距为5mm、排种轮转速为20r/min。台架试验结果表明:粒距合格率为95.92%、种子重播率为2.50%、种子漏播率为1.58%,为窝眼轮式小麦精密排种器的研发提供了设计依据。     

组合孔内充式油莎豆排种器设计与试验

针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差,种群压实导致充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种组合孔内充式油莎豆排种器。对复式型孔的外孔和内孔长度进行了设计,提高了充填性能;基于最速降线原理设计了回流板曲面,理论分析了回流板上端倾角范围、安装位置及种子在回流板上运动情况;分析了种子与强制排种装置碰撞过程,设计优化了强制排种装置。利用EDEM仿真分析了种群回流运动过程和强制排种过程,探明了回流板种群运动过程,得出在倾斜角为32°的回流板安放位置回流效果较好,表明回流板可以增强种群流动性,避免种群堆积;分析证明了强制排种装置可提高排种器的集穴效果,实现3粒投种一致性。最后进行了投种一致性高速摄影试验、排种轮单排孔排种试验、双因素试验和集穴试验,通过高速摄影分析了油莎豆种子位移及速度变化规律,其结果与数值模拟基本一致,从排种轮单排孔排种试验得出3排型孔排种合格率差异不显著,双因素试验得出在复式型孔内孔长度为8mm、转速为20r/min条件下,排种器合格指数、漏播指数、重播指数可达96.4%、1.5%和2.1%。在较优内窝孔长度和回流板条件下进行集穴试验,试验结果表明在转速为10、20r/min时集穴效果最佳。     

窝眼式谷子穴播排种器充种性能研究

谷子传统播种方式为条播,种植早期需间苗、保苗,增加了种植难度。窝眼式排种器是小粒籽粒穴播常用排种器,轮上窝眼的形状可根据种子三轴尺寸及囊种个数确定。为此,通过充种时产生的内力大小及包种能力确定了窝眼形状,归纳了2种窝眼常见囊种方式并确定了窝眼尺寸参数。以课题组绘制的谷子排种器三维模型为基础,利用EDEM离散元软件模拟了不同窝眼个数及不同窝眼轮转速条件下充种合格率大小,并绘制指标随因素水平变化曲线。试验结果表明:碗状窝眼充种时产生的内力小于锥状窝眼,"上4粒下1粒"排种方式充种粒数及排种稳定性好于"上3粒下2粒",故确定窝眼下径为1.58mm、上径为3.7mm、深度为3mm。以窝眼个数和窝眼轮转速为试验因素进行单因素仿真试验可知:4、5粒充值粒数所占比例较大,均在41%以上;型孔个数少、窝眼轮转速低时,重播率较高;型孔个数多、窝眼轮转速快时,漏播率较高;当型孔个数为20个、转速为15r/min时,充种合格率最高,充种性能最稳定。在以上条件下进行验证试验,试验误差小于0.8%,仿真试验可靠。本研究可为谷子穴播排种器充种性能或其它部件性能的分析研究提供思路。     

正负气压-型孔轮组合式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子穴播排种器播种时存在堵孔、排种盘高转速时充种率低及排种均匀性差等问题,结合谷子穴播农艺要求,设计了一种正负气压-型孔轮组合式谷子穴播排种器。对排种器关键部件参数进行设计计算,通过理论分析建立了种子在流场中和充种区的力学模型。为了获得最佳的排种器性能参数,以型孔轮转速、真空度、吸孔直径为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为评价指标,进行了三因素五水平二次正交旋转组合试验,采用多目标优化方法,确定了当吸孔直径为1.04mm、真空度为2.10kPa、型孔轮转速为22.46r/min时,合格率为93.14%,重播率为3.48%,漏播率为3.38%。对优化结果进行验证试验,验证结果与优化结果基本一致。田间播种试验表明,该排种器合格率为88.2%、重播率为4.9%、漏播率为6.9%,各项指标均满足谷子穴播农艺要求。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场数值模拟与试验

针对气吸式精密排种器充种、携种阶段存在充种精度不高的问题,从提高排种器充种性能和精度出发,以气吸滚筒式精密排种器为研究对象,建立流场模型,利用Fluent软件对影响充种性能的滚筒负压腔负压与吸孔直径进行数值模拟,探究不同影响因素对排种器内部压力场与速度场变化规律的影响。通过试验对仿真进行验证,并以滚筒转速、吸孔直径、负压为影响因素,对排种器合格指数、漏播指数和重播指数进行试验研究,结果表明:在滚筒转速15.38r/min、吸孔直径3.59mm、负压5.04kPa时,排种器的排种合格指数为93.3%,漏播指数为2.58%,重播指数为4.25%,排种效果最好。     

倾斜双圆环型孔圆盘式玉米排种器设计与试验

针对现有气力式排种器作业质量受外界条件影响大以及传统机械式排种器难以满足高速播种要求的问题,设计了一种结构简单、充种效果好、可适应高速作业要求的倾斜圆盘式排种器;以黄淮海地区玉米种子的物料学特性为基础,对该排种器的充种、清种以及主要结构参数的确定方法进行了研究。采用二次正交旋转试验对其排种性能进行了试验,建立了排种器性能指标(合格指数、重播指数和漏播指数)与排种器倾角、型孔数、型孔盘转速的回归方程,确定了各参数对性能指标的影响规律,并进行了优化计算,对优化结果进行了验证试验。最后进行了田间试验,结果表明:在倾角为39°、型孔数为30个、机器前进速度为8.2~11.9 km/h时,排种器合格指数大于90%,重播指数小于3%,漏播指数小于8%,均满足国家相关标准要求。     

大豆双行排种器的设计与试验

为解决现有大豆排种器播种均匀性差、存在漏播和重播等问题,设计了大豆双行排种器,主要包括排种总成、双排导种筒及壳体。以型孔倾角、导种筒倾角、作业速度为试验因素,以合格指数、变异指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了三因素三水平正交试验;结合综合加权评分法得到型孔倾角30°、导种筒倾角60°、作业速度6km·h~(-1)时,排种器的合格指数为93.6%、变异指数为7.4%、重播指数为3.1%、漏播指数为2.3%。田间对比试验结果表明:正交试验优化后的大豆双行排种器比传统槽轮式排种器合格指数提高8.96%,变异指数降低26.73%,重播指数降低16.22%,漏播指数降低11.54%,作业性能优良。     

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。     

窝眼轮排种器排种图像处理及性能分析

用视觉方法检测窝眼轮排种器的性能,通过采集窝眼轮排种口种子流样本视频文件,以MATLAB软件为图像处理技术手段,得到有清晰种子目标的二值化图片,并将每张图片中的种子数加以存储。通过判别种子数的多少来确定出漏播、合格、重播的型孔数目,从而得出该排种器的性能指标,实现了对窝眼轮排种器性能的无接触、无损伤、无污染、高效率和高精度检测分析。     

气吸式水稻直播排种器参数设计与优化

根据水稻直播农艺要求,确定了气吸式圆盘排种器相关部件参数的取值范围,采用均匀试验设计方法进行了排种性能试验研究,并分析了吸孔孔径、孔数、排种盘转速和气室真空度对合格指数、漏播指数及重播指数的影响,建立了排种器性能指标与相关参数的数学回归模型;在单盘单排孔气吸式排种器试验研究的基础上,研制了新型双盘气吸式排种器,并进行了排种性能试验.结果表明:影响水稻气吸式排种器合格指数的因素依次为气室真空度、排种盘转速、吸孔孔数和孔径,优化参数为:孔径2.2～2.4mm、孔数为54个、转速不超过65rpm和真空度在2.8～3.6kPa时,可以满足水稻芽种直播作业要求.结果对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明：在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。     

丘陵坡地自吸式绿豆精密排种器设计与试验

为降低排种器倾斜状态对充种性能的影响,满足丘陵坡地精密播种作业的需求,设计了一种自吸式绿豆精密排种器。通过分析种子受力状态与计算吸附单粒种子的真空度,确定了勺式型孔与往复式吸气装置的主要结构参数。运用多体动力学软件ADAMS对往复式吸气装置进行了运动学仿真,得出活塞位移和速度随时间的变化曲线,证明了该装置设计的合理性。将充种层高度固定为70 mm,转速分别固定为115、125 r/min,排种器左右倾斜角(倾向种腔方向为负)分别选取-12°、-6°、0°、6°、12°,对3种排种盘进行了对比试验,结果表明,本文所设计的勺式型孔有助于在左右倾斜状态下辅助充种;选取排种轴转速、充种层高度为试验因素,以漏播指数、重播指数、合格指数为试验指标,进行了两因素五水平旋转组合设计试验,并利用Design-Expert软件对试验数据进行了分析,结果表明:当排种轴转速为138 r/min、充种层高度为65 mm时,漏播指数为2. 97%,重播指数为3. 43%,合格指数为93. 58%,各指标均符合国标要求。通过验证试验得到实测值与回归模型预测值的漏播指数相对误差为4. 4%,重播指数相对误差为2. 6%,合格指数相对误差为0. 2%,与寻优结果基本一致,证明了回归模型的合理性。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

圆盘式烟草育苗精量排种器的试验研究

基于圆盘型孔机械式精密排种器的工作原理,对排种盘充种及下种的结构参数进行了分析,并研究了种子在排种盘上的运动。为探讨圆盘式烟草育苗精量排种器的性能和精度,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率、行变异系数及粒距变异系数为评价指标,以排种盘转速、排种口距输送带垂直距离两个因素为变量进行了试验。结果表明:在排种盘转速为n=8 r/min、排种口距离输送带垂直距离为H=50mm的条件下,排种器的合格指数为48.61%、重播指数为31.94%、漏播指数为19.45%、行变异系数为1.68%、粒距变异系数为3.28%。